CN111120194B - 一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备 - Google Patents

一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备，由太阳能板、圆柱形腔体、特斯拉阀、导管和水下稳定器组成；多个圆柱形腔体依次嵌套连接，各腔体底部设置特斯拉阀，太阳能板位于腔体的顶部，顶部腔体侧壁上依次固连有多级导管，各导管的交接处设有特斯拉阀，导管壁下部固连有引流管，且与腔体连接的导管内嵌有节水阀，导流管位于导管内节水阀的前部将流水引入腔体，实现缓流水的再次储能，水下稳定器位于腔体的下部。通过特斯拉阀的单向流通性对海水潮汐能的利用，同时保证海水的储存。通过多级空腔体与特斯拉阀配合,实现对海水潮汐能的利用和储存；通过多级导管将重力势能释放，冲击叶轮机做功，实现潮汐能的利用发电。

Description

一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备
技术领域
本发明涉及利用海水潮汐能冲击发电设备技术领域，具体地说，涉及一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备。
背景技术
随着社会经济发展和科技进步，能源所处地位日益凸显。而能源供给主要以一次性化石燃料为主，然而化石燃料日趋匮乏，以及环境污染问题日益严重，能够替代一次性能源的可再生、清洁、环保的绿色能源研究，特别是清洁能源发电的应用已经势不可挡。因此，在许多沿海地区，潮汐能成为首选的清洁可再生能源。而将潮汐能和光能有机结合起来，则更将成为未来能源发展的一大趋势。然而对于潮汐能的充分利用性和可控制性，仍处于不断发展中。
特斯拉阀类似于一种单项阀门，具有对流体的单项导通性。同时对逆流而上的流体具有阻滞作用。目前市场上并不常见有特斯拉阀门的广泛应用。
发明专利CN 207740505 U公开了“一种单向阀门”,该单向阀门的构型及其结构是依靠丝杠弹性伸缩，不适用于大型设备。在发明专利CN 108383188 A提出“一种潮汐能发电海水淡化装置”,该装置通过对海水起伏的动能利用，推动蒸发筒做功，起到发电的效果。但其设备主要目的便于海水盐渍的清理，由于其设备本身负重较大，其对海水潮汐能利用上面，并不很理想。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备；该海水冲击发电设备利用特斯拉阀的单向流通性能，通过设置多级特斯拉阀门，使起伏的潮汐将海水逐级向上输运，进而通过利用海水的重力驱动装置运动；同时，也利用特斯拉阀的两面性，对于流速快水流的阻滞性和流速缓水流可透性，对于不能充分被层级装置上吸的水流进行引流和回流，充分利用潮汐能量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括太阳能板、三角支架、第三腔体、第二腔体、第一腔体、支架座、浮球、滤网、特斯拉阀、一级导管、节水阀、引流管、二级导管、三级导管和水下稳定器，其特征在于所述第三腔体、第二腔体和第一腔体依次嵌套连接，各腔体底部设置有特斯拉阀，太阳能板位于第三空腔体的顶部，第三腔体侧壁上依次固连有一级导管、二级导管和三级导管，且各导管相连的交接处设置有特斯拉阀，导管侧壁下部固连有引流管，引流管底部设置有节水阀；一级导管的中部内嵌有节水阀，一级导管与第二腔体间连接有导流管，导流管一端位于一级导管内节水阀的前部，导流管另一端连接在第二腔体的特斯拉阀的上部，导流管将流水引入第二腔体，实现缓流水的再次储能，水下稳定器位于第一腔体的下部；
发电装置包括对转叶片、转杆和发电机，发电装置位于引流管的下方靠近水下稳定器的侧面，发电机输出轴与转杆通过联轴器连接，多组对转叶片等间距固连在转杆上，通过水流的重力降落冲击对转叶片组转动，实现发电机发电；
所述水下稳定器包括浮球、滤网和支架座，支架座与第一腔体固连，支架座为方框形结构，支架座通过支撑杆与浮球连接，多个浮球成方形对角排列，相邻浮球之间通过滤网连接，支架座以浮球的浮力增加支撑作用，并通过滤网过滤海水中大块的杂质；
所述太阳能板通过三角支架固定在第三腔体的顶部，三角支架为液压伸缩结构，可实现位置变换保证太阳能板的对光性。
所述第三腔体、第二腔体和第一腔体为空腔圆柱形结构，各腔体以中心轴线累加成阶梯状焊接而成，各腔体采用防腐合金材料。
所述一级导管与第三腔体相连接，一级导管中轴线与第三腔体水平方向之间倾角为10度。
所述浮球材质为工程塑料。
有益效果
本发明提出的一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备，由太阳能板、圆柱形腔体、特斯拉阀、导管和水下稳定器组成；多个圆柱形腔体依次嵌套连接，各腔体底部设置特斯拉阀，太阳能板位于腔体的顶部，顶部腔体侧壁上依次固连有多级导管，各导管的交接处设有特斯拉阀，导管壁下部固连有引流管，且与腔体连接的导管内嵌有节水阀，导流管位于导管内节水阀的前部将流水引入腔体，实现缓流水的再次储能，水下稳定器位于腔体的下部。通过特斯拉阀的单向流通性对海水潮汐能的利用，同时保证海水的储存。通过多级空腔体与特斯拉阀配合,实现对海水潮汐能的利用和储存；通过多级导管将重力势能释放，冲击叶轮机做功，实现潮汐能的利用。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备作进一步详细说明。
图1为本发明基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备示意图。
图2为本发明基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备的水下稳定器俯视图。
图3为本发明的圆柱形腔体与多级特斯拉阀组结构示意图。
图中:
1.太阳能板 2.三角支架 3.第三腔体 4.第二腔体 5.第一腔体 6.支架座 7.浮球 8.滤网 9.特斯拉阀 10.一级导管 11.节水阀 12.引流管 13.二级导管 14.三级导管15.对转叶片 16.转杆 17.发电机
具体实施方式
本实施例是一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备。
参阅图1～图3，本实施例基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备，由太阳能板1、三角支架2、第三腔体3、第二腔体4、第一腔体5、支架座6、浮球7、滤网8、特斯拉阀9、一级导管10、节水阀11、引流管12、二级导管13、三级导管14和水下稳定器组成。其中，第三腔体3、第二腔体4和第一腔体5依次嵌套连接，第三腔体3、第二腔体4和第一腔体5底部分别设置有特斯拉阀9。太阳能板1位于第三空腔3体的顶部；第三腔体3侧壁上依次固连有一级导管10、二级导管13和三级导管14，且各导管相连的交接处设置有特斯拉阀9，导管侧壁下部固连有引流管12，引流管12底部分别设置有节水阀11；其中一级导管10的中部内嵌有节水阀11，一级导管10与第二腔体4间连接有导流管，导流管一端位于一级导管10内节水阀的前部，导流管另一端连接在第二腔体4的特斯拉阀9的上部，导流管将流水引入第二腔体4，实现缓流水的再次储能；水下稳定器位于第一腔体5的下部。
本实施例中，发电装置包括对转叶片15、转杆16和发电机17，发电装置位于引流管12的下方靠近水下稳定器的侧面，发电机17输出轴与转杆16通过套齿联轴器连接，多组对转叶片15等间距通过径向销钉式叶榫固定在转杆16上。对转叶片15为对转叶轮机叶片。当具有较高势能的海水通过垂直引流管12下落时，其释放的重力势能转化成动能，流体高速冲击叶轮机对转叶片15，使其带动转杆16转动，带动发电机17切割磁感线发电。引流管12和叶片并非在垂直方向上正对放置，应有一定的偏移量，保证流体冲击时是单侧冲击，带动对转叶片15转动。同时引流管12口的位置不应太偏，防止高速流体大量偏离对转叶片15，导致海水动能的浪费。
水下稳定器包括浮球7、滤网8和支架座6，支架座6与第一腔体5固连，支架座6为方框形结构，支架座6通过支撑杆与浮球连接，多个浮球7成方形对角排列，相邻浮球7之间通过滤网8连接，支架座6以浮球7的浮力增加支撑作用，并通过滤网8过滤海水中较大的杂质。浮球为空心球体,采用工程塑料材质。滤网为不锈钢丝网。浮球上端固定在支架座6下方，将支架座6托起。水下稳定器通过浮球的浮力减轻设备的负荷，同时避免海水中可能携带的块状垃圾，会对设备造成阻塞，采用滤网8对海水进行粗过滤。此外，滤网8还有连接四个浮球7的作用，使得稳定器结构稳定。支架座6为四角方形防腐金属结构，下部有四条支撑杆，支撑杆嵌入浮球，支架座6中心将第一腔体5固定并起到支撑作用。
太阳能板1通过三角支架2固定在第三腔体3的顶部，三角支架为液压伸缩结构，可实现位置变换保证太阳能板1的对光性。
第三腔体3、第二腔体4和第一腔体5为中空圆柱形结构，各腔体以中心轴线累加成阶梯状焊接而成，第三腔体3、第二腔体4和第一腔体5均采用防腐合金材料加工。
本实施例中,一级导管10与第三腔体3相连接，一级导管10中轴线与第三腔体3水平方向之间倾角为10度。一级导管10、二级导管13和三级导管14为圆柱形金属防腐导管，导管末端加工成收缩状，以便于与相接导管相连接。最后一级导管末端闭合，流经三级导管14的流体将全部通过引流管12流出，不再储存和回收。一级导管10、二级导管13和三级导管14的内径逐级缩小，符合流量的变化。每级相邻导管之间设置有特斯拉阀9，通过控制流量，进行分流实施，避免当潮汐过大时，海水堵塞损坏设备。
本实施例中,节水阀11为加约束的特斯拉阀9，通过对特斯拉阀9的松紧度调节，控制较小流速的水流不能通过节水阀11，通过导管回流至第二腔体4,来对较小流速的水流进行重新回收利用。通过特斯拉阀9的单向流通性对海水潮汐能的利用，同时保证海水的储存。通过多级空腔体与特斯拉阀配合,实现对海水潮汐能的利用和储存；通过多级导管将重力势能释放，冲击叶轮机做功，实现潮汐能的利用发电。

Claims (4)

1.一种基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备，包括太阳能板、三角支架、第三腔体、第二腔体、第一腔体、支架座、浮球、滤网、特斯拉阀、一级导管、节水阀、引流管、二级导管、三级导管和水下稳定器，其特征在于:所述第三腔体、第二腔体和第一腔体依次嵌套连接，各腔体底部设置有特斯拉阀，太阳能板位于第三空腔体的顶部，第三腔体侧壁上依次固连有一级导管、二级导管和三级导管，且各导管相连的交接处设置有特斯拉阀，导管侧壁下部固连有引流管，引流管底部设置有节水阀；一级导管的中部内嵌有节水阀，一级导管与第二腔体间连接有导流管，导流管一端位于一级导管内节水阀的前部，导流管另一端连接在第二腔体的特斯拉阀的上部，导流管将流水引入第二腔体，实现缓流水的再次储能，水下稳定器位于第一腔体的下部；
发电装置包括对转叶片、转杆和发电机，发电装置位于引流管的下方靠近水下稳定器的侧面，发电机输出轴与转杆通过联轴器连接，多组对转叶片等间距固连在转杆上，通过水流的重力降落冲击对转叶片组转动，实现发电机发电；
所述水下稳定器包括浮球、滤网和支架座，支架座与第一腔体固连，支架座为方框形结构，支架座通过支撑杆与浮球连接，多个浮球成方形对角排列，相邻浮球之间通过滤网连接，支架座以浮球的浮力增加支撑作用，并通过滤网过滤海水中大块的杂质；
所述太阳能板通过三角支架固定在第三腔体的顶部，三角支架为液压伸缩结构，可实现位置变换保证太阳能板的对光性。
2.根据权利要求1所述的基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备，其特征在于:所述第三腔体、第二腔体和第一腔体为空腔圆柱形结构，各腔体以中心轴线累加成阶梯状焊接而成，各腔体采用防腐合金材料。
3.根据权利要求1所述的基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备，其特征在于:所述一级导管与第三腔体相连接，一级导管中轴线与第三腔体水平方向之间倾角为10度。
4.根据权利要求1所述的基于多级特斯拉阀的海水冲击发电设备，其特征在于:所述浮球材质为工程塑料。
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